一种改性钢渣填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种改性钢渣填料及其制备方法和应用，以钢渣为前驱体，将复合金属氧化物通过共沉淀法负载于钢渣上，经过高温焙烧得到仿钢渣态金属型碳酸盐类水滑石（S

【技术实现步骤摘要】
一种改性钢渣填料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于污水生物处理
，涉及一种改性钢渣填料及其制备方法和应用，具体涉及一种具有吸附和脱氮除磷功能的改性钢渣填料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，国家对于总氮的排放不断提出更高的标准，其中生物法由于其成本低廉、完全脱氮产物无毒无害成为最常用的脱氮方法。
[0003]生物滤池具有占地面积小、脱氮效率高和吸附过滤性能优越等优点，已成为污水生物处理领域研究和应用的热点，而如何进一步提升生物滤池处理污水的效能已经成为污水处理行业的重要问题。为强化生物滤池对污水的处理效果，核心要素在于填料的选择。近年来对改性生物填料的研究越来越多，这些改性生物填料不仅仅提供微生物挂膜的场所，也为微生物反硝化提供电子供体。中国专利申请号为CN201911396207.4公开了一种自养反硝化脱氮的碳源-硫磺复合材料、制备方法和应用，该专利采用硫磺、粗骨料、填充料、硫磺改性剂和增韧剂制备反硝化填料，具有高强度、耐污水长期浸泡等优点，但该填料为单一的自养反硝化，水力停留时间长，对微污染水体处理效果差。中国专利CN201811113486.4公开了一种脱氮除磷活性生物载体、其制备方法及其应用，该专利将硫磺和菱铁矿以物理方式融合在一起，在不改变其组成的情形下，制成具有新型结构的一体化复合生物载体，该生物载体中的硫磺可实现深度脱氮，菱铁矿可以辅助实现pH的自动调节，生成的亚铁离子可用于磷的脱除和反硝化脱氮过程，但该专利制成的填料比表面积小，强度较低且容易堵塞。
[0004]钢渣作为冶金工业中的废弃物，排放量巨大，不进行处理会带来环境污染。钢渣经过粉磨后疏松多孔，比表面积较大，同时含有大量的碱性氧化物和相当数量的铁，可以为废水的除磷提供反应条件。加之钢渣来源广泛，价格低廉、具有高强度和吸附效果，适合作为生物滤池的填料，可以达到“以废治废”的效果，使之资源化。目前钢渣直接作为填料对硝酸盐的吸附能力一般，微生物挂膜效果较差，因此需要通过一定的改性方法提高钢渣对硝酸盐和微生物的吸附去除性能，强化硝酸盐的去除效果。而钢渣吸附的硝酸盐需要进一步通过反硝化使其转化为无毒无害的氮气，目前耦合反硝化脱氮成为生物脱氮的主流工艺，与单一的脱氮工艺相比，耦合反硝化脱氮具有脱氮效率高、能耗与成本低、剩余污泥产量低等优点，在废水生物脱氮过程中具有广阔的应用前景。因此如何使钢渣附有耦合反硝化脱氮的功能，也是将钢渣作为生物滤池填料需要攻克的问题。

技术实现思路

[0005]目的：为了克服现有技术中存在的不足，针对现有污水处理技术中生物填料比表面积小、微生物挂膜时间长、对微污染水体处理效果较差等问题，本专利技术提供一种改性钢渣填料及其制备方法和应用，经过改性的钢渣填料比表面积大，具有吸附和同步脱氮除磷功能，且无需外加液体碳源，对不同程度的污染水体都具有较好的脱氮除磷效果。
[0006]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种改性钢渣填料的制备方法，包括：
[0008]步骤(1)：制备干净的30～80目粒径的钢渣；
[0009]步骤(2)：向步骤(1)制得的钢渣中加入超纯水，常压下加热到60～70℃并搅拌，在此过程中分别同时滴加混合盐溶液A和共沉淀剂B，并通过控制滴加速度维持pH在9～10，滴加完毕后，继续搅拌反应1～2h，得悬浮液；
[0010]混合盐溶液A为含有Mg
2+
、Al
3+
、Fe
3+
的混合盐溶液，共沉淀剂B由NaOH溶液与Na2CO3溶液组成；
[0011]步骤(3)：将步骤(2)所得悬浮液于60℃～90℃干燥、陈化后，水洗至中性，在80～105℃下干燥后，在400℃～500℃中焙烧4～6h，得到仿钢渣态金属型碳酸盐类水滑石S-LDHs；
[0012]步骤(4)：将S-LDHs破碎筛分，选出粒径100目以下的S-LDHs放入无氧反应罐内加热至115～130℃，加入碳源和硫源搅拌反应形成熔融混合物，通过湿法制粒或冷却制粒，即得改性钢渣填料。
[0013]在一些实施例中，所述步骤(1)中，以转炉钢渣为原料，采用人工破碎将块状钢渣锤碎成粒度小于50mm的钢渣，通过行星式高能球磨机细碎，筛分后得到30～80目的粒径钢渣，用蒸馏水洗涤三遍后放入烘箱内烘干，得干净的30～80目的粒径钢渣。
[0014]在一些实施例中，其中混合盐溶液A中，金属离子的摩尔比如下：Mg
2+
：(Al
3+
+Fe
3+
)＝1～3，Fe
3+
：Al
3+
＝1～3；Mg
2+
+Al
3+
+Fe
3+
＝0.8～1.2mol/L；
[0015]共沉淀剂B的加入量与混合盐溶液A中金属离子的摩尔浓度比关系如下：NaOH：(Mg
2+
+Al
3+
+Fe
3+
)＝1.8～2.5，Na2CO3：(Al
3+
+Fe
3+
)＝1.8～2.5。
[0016]进一步的，混合盐溶液A中，Mg
2+
+Al
3+
+Fe
3+
＝0.8～1.2mol/L；
[0017]共沉淀剂B的加入量与混合盐溶液A中金属离子的摩尔浓度比关系如下：NaOH：(Mg
2+
+Al
3+
+Fe
3+
)＝1.8～2.5，Na2CO3：(Al
3+
+Fe
3+
)＝1.8～2.5。
[0018]在一些实施例中，所述步骤(2)中，加入的超纯水(ml)与钢渣(g)体积质量比为(10～30)ml：1g；混合盐溶液A和共沉淀剂B溶液的总体积与含钢渣的超纯水体积比为1：(0.9～1.1)。
[0019]在一些实施例中，所述步骤(3)中，将步骤(2)所得悬浮液置于60℃～90℃鼓风干燥箱中，陈化10～12h；过滤水洗直至中性，将所得产物转移到烧杯中，在80～105℃下干燥6～12h，再在400℃～500℃(优选为450℃)箱式电阻炉中焙烧4～6h，得到仿钢渣态金属型碳酸盐类水滑石S-LDHs。
[0020]在一些实施例中，所述步骤(4)中，所述碳源为可降解多聚物聚丁二酸丁二醇酯PBS，所述硫源为硫磺；进一步的，步骤(4)中，加入的S-LDHs、PBS和硫磺的质量比为S-LDHs：PBS：硫磺＝1：(0.2-1.0)：(0.2-1.0)。
[0021]所述步骤(4)中，所述湿法制粒是指将反应罐内熔融混合物均匀滴入冷水中，快速冷却形成固体填料；所述冷却制粒是指在反应罐内熔融混合物冷却形成固体材料后通过破碎形成填料。
[0022]第二方面，本专利技术还提供一种改性钢渣填料，由上述的改性钢渣填料的制备方法的制备而成。
[0023]第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性钢渣填料的制备方法，其特征在于，包括：步骤（1）：制备干净的30~80目粒径的钢渣；步骤（2）：向步骤（1）制得的钢渣中加入超纯水，常压下加热到60~70℃并搅拌，在此过程中分别同时滴加混合盐溶液A和共沉淀剂B，并通过控制滴加速度维持pH在9~10，滴加完毕后，继续搅拌反应1~2h，得悬浮液；混合盐溶液A为含有Mg
2+
、Al
3+
、Fe
3+
的混合盐溶液，共沉淀剂B由NaOH溶液与Na2CO3溶液组成；步骤（3）：将步骤（2）所得悬浮液于60℃~90℃干燥、陈化后，水洗至中性，在80~105℃下干燥后，在400℃~500℃中焙烧4~6h，得到仿钢渣态金属型碳酸盐类水滑石S-LDHs；步骤（4）：将S-LDHs破碎筛分，选出粒径100目以下的S-LDHs放入无氧反应罐内加热至115~130℃，加入碳源和硫源搅拌反应形成熔融混合物，通过湿法制粒或冷却制粒，即得改性钢渣填料。2.根据权利要求1所述的改性钢渣填料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，以转炉钢渣为原料，采用人工破碎将块状钢渣锤碎成粒度小于50mm的钢渣，通过行星式高能球磨机细碎，筛分后得到30~80目的粒径钢渣，用蒸馏水洗涤三遍后放入烘箱内烘干，得干净的30~80目的粒径钢渣。3.根据权利要求1所述的改性钢渣填料的制备方法，其特征在于，其中混合盐溶液A中，金属离子的摩尔比如下：Mg
2+
：（Al
3+
+Fe
3+
）=1~3，Fe
3+
：Al
3+
=1~3。4.根据权利要求3所述的改性钢渣填料的制备方法，其特征在于，混合盐溶液A中，Mg
2+
+Al
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海锁，侯玉倩，陈朋利，李杰，郭惠卫，吴伟，刘波，
申请(专利权)人：江苏环保产业技术研究院股份公司，
类型：发明
国别省市：